Исследование свойств полученного вещества. Все опыты проводят под тягой

Все опыты проводят под тягой! (5).

В пять пробирок помещают по щепотке оксида меди (I).

1) В одну пробирку добавляют концентрированную серную кислоту и осторожно нагревают. Изменяется ли окраска раствора или кристаллов? Происходит ли выделение газа?

2) В другую пробирку по каплям приливают концентрированную хлороводородную кислоту. Наблюдают выделение осадка. Добавляют еще несколько капель кислоты. Осадок растворяется.

3) В третью пробирку приливают концентрированный водный раствор аммиака и оставляют пробирку открытой на воздухе. Наблюдают, изменяется ли окраска раствора.

4) В четвертую пробирку приливают концентрированную азотную кислоту. Наблюдают изменение окраски раствора. Чем оно обусловлено? Какой газ выделяется при взаимодействии Сu₂О с концентрированной HNO₃?

5) В пятую пробирку приливают концентрированный раствор гидроксида натрия. Что при этом наблюдается?

Испытайте отношение полученного оксида меди к концентрированным растворам серной кислоты, азотной кислоты, гидроксида натрия, аммиака, а также к разбавленным растворам серной и азотной кислоты (6).

Вопросы для допуска.

(1) Расставьте коэффициенты методом полуреакций. Какую роль играет глюкоза?

(2) Для чего необходимо нагревание? Какое вещество можно получить вместо оксида меди, если проводить реакцию при комнатной температуре?

(3) Каким образом можно обнаружить наличие сульфат-ионов в растворе? Приведите уравнение соответствующей реакции. Каким образом отбирается проба на полноту промывания?

(4) По какой причине оксид меди (I) не рекомендуется сушить при повышенной температуре?

(5) Почему исследование свойств продукта синтеза необходимо проводить в вытяжном шкафу?

(6) Объясните наблюдаемые явления. Напишите уравнения проделанных превращений. Сделайте вывод об окислительно-восстановительных и кислотно-основных свойствах оксида меди (I).

Вопросы и задания для обсуждения.

1. Как называется природное соединение, содержащее в качестве основного компонента оксид меди (I)?

2. Перечислите области применения Cu₂O.

3. Охарактеризуйте термодинамическую возможность протекания в стандартных условиях и при высокой температуре следующих процессов (используйте для расчетов значения стандартных термодинамических величин):

а) Cu + 0,5O₂ = CuO б) 2Cu + 0,5O₂ = Cu₂O в) Cu₂O + 0,5O₂ = 2CuO

г) 2CuO = Cu₂O +0,5O₂ д) Cu₂O = CuO + Cu е) Cu₂O = 2Cu + 0,5O₂

4. Какие степени окисления характерны для элементов I(В) - подгруппы? Каковы окислительно-восстановительные свойства соответствующих соединений?

5. Запишите полные электронные конфигурации атома меди и ионов Cu⁺, Cu²⁺, Cu³⁺.

6. Чем объясняется склонность соединений меди (I) к диспропорционированию? Приведите примеры реакций.

7. Перечислите известные соединения меди (I).

8. Вычислите растворимость иодида меди (I) в дистиллированной воде (используйте справочные данные).

9. Используя значения стандартных электродных потенциалов, вычислите значение константы равновесия для реакции взаимодействия раствора сульфата меди (II) с железом при температуре 298 К и концентрации соли 0,1 М.

10. Вычислите значение рН раствора, в котором концентрация сульфата меди (II) составляет 0,1 моль/дм³.

11. Вычислите DG⁰₂₉₈ для процесса: а) [Cu(NH₃)₂]⁺ «Cu⁺ + 2NH₃ б) [Cu(NH₃)₄]²⁺ «Cu²⁺ + 4NH₃.

Моногидрат ацетата меди (II) Cu(CH₃COO)₂·H₂O

Меры предосторожности. Какую опасность представляют соединения меди? Как надо обращаться сконцентрированными кислотами? Какова первая помощь при ожогах кислотами? Какую опасность представляют вещества, используемые при исследовании свойств полученного вещества? Какие меры предосторожности нужно применять при работе с ними?

Методика синтеза. Синтез рассчитан на получение Cu(CH₃COO)₂·H₂O массой 2¸3 г.

В 15 см³ дистиллированной воды растворяют ледяную уксусную кислоту в количестве, примерно в 2 раза большем, чем требуется по уравнению реакции. Раствор нагревают до 60^оС (1) и порциями (2) вносят вычисленную по уравнению реакции навеску карбоната гидроксомеди. По окончании реакции (3) раствор фильтруют в горячем состоянии (4), переносят в фарфоровую чашку и упаривают (в вытяжном шкафу!) (5) до появления кристаллов на поверхности. Раствор охлаждают в кристаллизаторе с ледяной водой, осадок отфильтровывают под вакуумом, промывают на фильтре охлажденной до 0^оС смесью этанол-вода (1:1) (6), затем чистым этанолом, сушат на воздухе, взвешивают и рассчитывают выход в % от теоретического (7).

Исследование свойств полученного вещества. Примерно 0,1 г полученной соли растворите в воде объемом 2 см³, раствор разлейте на несколько пробирок. Измерьте индикаторной бумагой pH раствора. К одному раствору прибавьте по каплям 25%-й раствор аммиака, ко второму – 2 М NaOH, к третьему – раствор NaOH с концентрацией 10 моль/дм³. Испытайте также отношение раствора ацетата меди к раствору гидрокарбоната натрия и раствору фосфата натрия. Запишите все наблюдаемые явления, составьте уравнения соответствующих реакций.

Вопросы для допуска

(1) Каким образом можно измерить температуру раствора?

(2) Почему вносят соль именно порциями?

(3) По каким признакам можно судить об окончании реакции?

(4) Какое оборудование используется для горячего фильтрования и как оно проводится?

(5) Почему нужно упаривать раствор в вытяжном шкафу?

(6) Почему требуется охлаждение раствора?

(7) По какому из исходных веществ и почему следует рассчитывать теоретический выход?

Вопросы и задания для обсуждения

1. Чем обусловлена окраска полученного вами вещества?

2. По каким причинам реакцию проводят при нагревании?

3. Запишите уравнение реакции гидролиза ацетата меди. Используя справочные данные оцените, кислая или щелочнаясреда в растворе этой соли.

4. Какие факторы позволяют сместить равновесие процесса гидролиза? Использование какого из этих факторов позволяет избежать образования в ходе проведения синтеза примесей – продуктов гидролиза?

5. Почему выпаривание фильтрата требуется проводить в вытяжном шкафу?

6. Почему для синтеза используют значительный (2-кратный) избыток уксусной кислоты?

7. Как можно было бы химическим путем доказать наличие анионов летучей органической кислоты (уксусной) в составе продукта реакции? Предложите план эксперимента.

Оксид хрома (III) Cr₂O₃

Меры предосторожности. Какие меры предосторожности необходимо соблюдать при работе с соединениями хрома и серы? Где требуется проводить реакцию?

Методика синтеза. Синтез рассчитан на использование 1,5¸2 г дихромата калия.

Оксид хрома (III) получают восстановлением дихромата калия серой. По уравнению реакции вычисляют массы исходных веществ с учетом того, что серу необходимо взять в трехкратном избытке (1) по отношению к стехиометрическому количеству. Навески дихромата калия и серы измельчают (2), тщательно смешивают и помещают в сухой тигель (3). Собирают прибор для проведения реакции: на штативе закрепляют кольцо, на которое помещают фарфоровый треугольник, служащий подставкой для тигля. Нагревают тигель в пламени спиртовки, пока не загорится сера (4) и реакционная смесь в тигле не начнет увеличиваться в объеме (эффект вулкана), после чего нагревание прекращают. После окончания реакции (5) и охлаждения тигля до комнатной температуры его содержимое переносят в ступку и растирают с небольшим количеством воды (6), после чего суспензию фильтруют под вакуумом, промывают водой (7) и сушат до постоянной массы (8).

Исследование свойств полученного вещества. Испытайте отношение полученного оксида хрома к концентрированным и разбавленным растворам соляной кислоты, серной кислоты, гидроксида натрия и аммиака. На основании наблюдений составьте уравнения реакций и сделайте вывод о кислотно-основном характере оксида.

Вопросы для допуска

(1) Для чего требуется столь значительный избыток серы?

(2) С какой целью проводится измельчение? Какая посуда для этого нужна?

(3) Что может произойти, если использовать влажный тигель?

(4) Составьте уравнение соответствующей реакции.

(5) По каким признакам можно в данном случае судить об окончании реакции?

(6) С какой целью проводится эта операция?

(7) Какую качественную реакцию можно использовать для контроля промывания осадка? Запишите ее уравнение в ионно-молекулярной форме.

(8) Предложите температурный режим сушки.

Вопросы и задания для обсуждения

1. Реакция взаимодействия дихромата калия с серой является экзо- или эндотермической? Ответ подтвердите вычислением изменения энтальпии процесса на основании справочных данных.

2. Используя стандартные термодинамические характеристики веществ, вычислите, при каких значениях температур самопроизвольное взаимодействие серы с дихроматом калия термодинамически выгодно. Для чего требуется нагревание реакционной смеси?

3. Составьте выражение для скорости гетерогенной реакции, используемой в синтезе (т. е. составьте основное уравнение химической кинетики). Какие приемы были использованы для ускорения процесса?

4. В какой среде (кислой или щелочной) наиболее сильно выражены восстановительные свойства соединений хрома (III)? Ответ сопроводите анализом значений стандартных электродных потенциалов соответствующих полуреакций.

5. В промышленности оксид хрома (III) получают восстановлением дихромата калия коксом (одна из форм графита). Вычислите, в каком интервале температур возможно самопроизвольное протекание этого процесса.

6. Запишите формулы известных оксидов хрома и их гидратов. Проанализируйте, как зависят кислотно-основные и окислительно–восстановительные свойства указанных соединений от степени окисления хрома.

7. Почему нельзя измельчать в ступке смесь дихромата калия и серы?

8. Какова структурная формула пероксида хрома? Как его можно получить?

9. Как влияет нагревание на реакционную способность оксида хрома?

Хромат калия K₂CrO₄

Меры предосторожности. Какую опасность представляют твёрдые щелочи? Какие меры предосторожности надо соблюдать при работе с твёрдыми щелочами? Какова первая помощь при ожогах щелочами? Какую опасность представляет дихромат калия?

Из дихромата калия массой 1¸1,5 в фарфоровой чашке готовят раствор, насыщенный при комнатной температуре (1). Отдельно готовят 20%-ный раствор КОН или насыщенный раствор КНСО₃. При приготовлении следует учесть, что любое из этих веществ следует брать в двухкратном избытке по отношению к стехиометрическому количеству. Раствор щелочи (или гидрокарбоната) порциями при помешивании (2) приливают к раствору дихромата до достижения слабощелочной реакции среды (3), что сопровождается изменением окраски раствора (4).

Раствор выпаривают на плитке до появления кристаллов, после чего охлаждают в смеси воды со льдом (5). Полученные кристаллы отфильтровывают на воронке Бюхнера и сушат в сушильном шкафу при 100 - 105°С.

Поиск по сайту: